随着电子设备的小型化和高功率运行需求渐涨，高功率密度设备的散热问题成了集成电路行业发展的绊脚石。为了高效散热，半导体研究人员已经开发出一种集成技术，用于在固体材料中具有最高导热率(2200 W/m/K)的金刚石散热器上的器件。金刚石具有固体材料中最高的热导率 (2200 W/m/K)，以金刚石作为散热衬底与器件直接键合是减小热阻的理想选择。
来自日本的Takashi Matsumae团队在大气条件下，将氧等离子体活化的In P表面与用NH3 / H2O2混合液清洗的金刚石表面接触。随后，In P / diamond试样在250℃下退火形成直接结合。In P和金刚石衬底通过厚度为3 nm的非晶中间层形成剪切强度为9.3 MPa的原子键。由于典型的表面清洗和低温退火工艺可以提供先进的热管理，因此所提出的键合方法将有利于下一代InP器件，如用于高频和高功率操作的晶体管。由于可以通过简单的程序实现先进的热管理，因此这种键合技术将有助于未来具有更高集成度和功率密度的ＩｎＰ半导体电子器件。
图 1 .大气条件下低温直接键合In P和金刚石衬底的实验流程
图 2 .金刚石衬底键合在In P衬底上，明亮区域是由于In P / diamond界面处的无粘结区域
图 3 .氧等离子体辐照前后In P衬底的AFM表面图像，Te活化表面非常光滑，有利于键合的形成
图 4 .氧等离子体辐照前后In P衬底的XPS图谱，Te活化的In P表面被羟基功能化
图 5 .横截面In P / diamond键合界面的TEM照片，设置Te电子束强调In P的结晶性
图 6 .在块体和结合界面的不同位置采集了EDX能谱
作为一直专注于宽禁带半导体材料研发、生产和销售，致力于成为全球领先的宽禁带半导体材料公司，化合积电采用MPCVD法制备高质量金刚石热沉片，并独特研发基于等离子体辅助研磨抛光的金刚石原子级表面高效精密加工方法，其产品热导率高达1000-2200W/m.k，是热管理领域中的新星，可应用于光通信，在激光二极管、功率晶体管、电子封装材料等。此外，还有核心产品金刚石基氮化镓、单晶金刚石和氮化铝薄膜、金刚石基氮化铝、硅基氮化铝和蓝宝石基氮化铝等，产品可应用于5G基站、激光器、医疗器械、大功率LED、新能源汽车、新能源光伏、航空航天和国防军工等领域。
